Po wielomiesięcznym, intensywnym naukowo pobycie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), misja NASA SpaceX Crew-10 przygotowuje się do powrotu na Ziemię. Załoga, w skład której wchodzą doświadczeni astronauci NASA Anne McClain i Nichole Ayers, japoński astronauta Takuya Onishi z agencji JAXA oraz kosmonauta Roskosmosu Kirill Peskov, ma powrócić na początku sierpnia, kończąc tym samym jedną z najbardziej produktywnych ekspedycji naukowych w najnowszej historii. Podczas swojej długotrwałej misji astronauci przeprowadzili dziesiątki kluczowych eksperymentów i demonstracji technologicznych, przesuwając granice ludzkiej wiedzy i przygotowując ludzkość na przyszłe, jeszcze bardziej ambitne przedsięwzięcia kosmiczne, takie jak podróż na Marsa. Ich praca obejmowała szeroki zakres dyscyplin, od biotechnologii i agronomii po fizykę i medycynę, a wyniki ich badań będą miały dalekosiężne konsekwencje nie tylko dla przyszłych astronautów, ale także dla życia na Ziemi.

Rewolucja w rolnictwie i żywieniu kosmicznym

Jednym z kluczowych celów misji Crew-10 było znalezienie zrównoważonych sposobów uprawy żywności w kosmosie, co jest warunkiem wstępnym dla długotrwałych misji poza niską orbitą okołoziemską. W ramach eksperymentu Rhodium Plant LIFE astronauci uważnie monitorowali wzrost rośliny Arabidopsis thaliana, znanej jako rzodkiewnik pospolity, aby zbadać połączony wpływ promieniowania kosmicznego i mikrograwitacji na rozwój roślin. Porównując dane z roślinami, które leciały na misji Polaris Dawn, która osiągnęła znacznie wyższe wysokości orbitalne i była wystawiona na silniejsze promieniowanie, naukowcy mają nadzieję odkryć fundamentalne mechanizmy rządzące wzrostem roślin w ekstremalnych warunkach. Zrozumienie tych procesów mogłoby doprowadzić do rozwoju genetycznie modyfikowanych upraw bardziej odpornych na stres, zarówno w kosmosie, jak i na Ziemi w obszarach dotkniętych zmianami klimatycznymi.

Podobny kierunek miał eksperyment APEX-12, w którym Takuya Onishi i Nichole Ayers analizowali wpływ promieniowania kosmicznego na telomery, ochronne czapeczki na końcach chromosomów. Telomery naturalnie skracają się z każdym podziałem komórki, co jest jednym z głównych wskaźników starzenia się komórek. Badania na rzodkiewniku pospolitym mogłyby rzucić światło na to, jak warunki kosmiczne przyspieszają proces starzenia na poziomie molekularnym, dostarczając kluczowych informacji do rozwoju terapii przeciwko chorobom związanym ze starzeniem się i metod ochrony zdrowia astronautów. W ramach misji przeprowadzono również eksperyment studencki Nanoracks Module-9, który badał kiełkowanie nasion boćwiny w kosmosie, porównując ich kształt, rozmiar i skład odżywczy z tymi uprawianymi na Ziemi. Tego typu projekty nie tylko dostarczają cennych danych, ale także inspirują nowe pokolenie naukowców.

Szczególną uwagę załoga poświęciła mikroalgom jako potencjalnemu źródłu pożywienia przyszłości. W ramach badania SOPHONSTER astronautka Nichole Ayers przetwarzała próbki mikroalg w Space Automated Bioproduct Laboratory. Te mikroskopijne rośliny są niezwykle pożywne, bogate w białka, aminokwasy, witaminy z grupy B i żelazo. Ich uprawa nie wymaga dużo miejsca i zasobów, a mogłyby stać się zrównoważonym zamiennikiem mięsa i produktów mlecznych podczas wieloletnich podróży. Oprócz pożywienia, mikroalgi mają potencjał do produkcji biopaliw i związków bioaktywnych do leków, tworząc w ten sposób zamknięty, samowystarczalny system do życia w kosmosie.

Badanie ludzkiego ciała w ekstremalnych warunkach

Długotrwały pobyt w mikrograwitacji ma znaczący wpływ na ludzkie ciało, a zrozumienie i łagodzenie tych skutków jest priorytetem NASA. Załoga Crew-10 uczestniczyła w serii ciągłych badań monitorujących stan zdrowia. Anne McClain i Takuya Onishi regularnie pobierali próbki krwi, które są analizowane w celu śledzenia zmian w układzie sercowo-naczyniowym i odpornościowym, utraty masy kostnej i mięśniowej oraz stanu odżywienia i metabolizmu. Te dane są kluczowe dla rozwoju środków zaradczych, które umożliwią astronautom zachowanie zdrowia i sprawności podczas podróży na Marsa i z powrotem.

Szczególny nacisk położono na ochronę wzroku. Wiadomo, że loty kosmiczne mogą powodować zmiany w strukturze oka i ostrości widzenia, stan znany jako SANS (Space-Associated Neuro-ocular Syndrome). Takuya Onishi, z pomocą Nichole Ayers, przeprowadzał regularne badania oczu przy użyciu technologii optycznej koherentnej tomografii (OCT). Urządzenie to wykorzystuje odbite światło do tworzenia szczegółowych, trójwymiarowych obrazów siatkówki i nerwu wzrokowego, umożliwiając wczesne wykrywanie i monitorowanie subtelnych zmian. Wiedza z tych badań pomaga chronić wzrok astronautów, a także w diagnostyce chorób oczu na Ziemi.

Na najbardziej fundamentalnym poziomie, eksperyment JAXA Cell Gravisensing próbował rozwikłać, jak pojedyncze komórki w naszym ciele w ogóle odczuwają grawitację. Chociaż wiadomo, że komórki reagują na zmiany sił grawitacyjnych, dokładny mechanizm wciąż jest tajemnicą. Takuya Onishi przetwarzał próbki w japońskim module Kibo, a celem jest obserwacja zmian w cytoszkielecie komórkowym. Odkrycie tego mechanizmu mogłoby doprowadzić do rewolucyjnych terapii leczenia stanów takich jak atrofia mięśni i osteoporoza, chorób, które dotykają nie tylko astronautów, ale także miliony ludzi na Ziemi, zwłaszcza populację starszą.

Ulepszanie stacji i technologii na przyszłość

Aby Międzynarodowa Stacja Kosmiczna pozostała czołowym laboratorium naukowym, potrzebne są ciągłe ulepszenia. Jednym z najważniejszych zadań misji Crew-10 był spacer kosmiczny astronautki Anne McClain w celu instalacji nowych paneli słonecznych, znanych jako IROSA (International Space Station Roll-Out Solar Array). Te nowe, elastyczne panele słoneczne są bardziej kompaktowe i znacznie wydajniejsze od oryginalnych, a ich instalacja zwiększa dostępną energię elektryczną o 20-30%. Więcej energii oznacza więcej miejsca na złożone badania naukowe i wsparcie dla przyszłych modułów komercyjnych na stacji.

Załoga pracowała również nad instalacją nowego systemu do oczyszczania i dystrybucji wody pitnej, Exploration Potable Water Dispenser. Urządzenie to testuje zaawansowaną technologię odkażania wody i ograniczania rozwoju drobnoustrojów, zapewniając ciepłą i zimną wodę do picia i przygotowywania posiłków. Technologia opracowana dla tego systemu będzie kluczowa dla przyszłych misji w głęboki kosmos, gdzie recykling wody ma kluczowe znaczenie.

Wewnątrz stacji astronauci testowali także nowych asystentów technologicznych. Takuya Onishi nadzorował działanie swobodnie unoszącej się, sferycznej kamery JEM Internal Ball Camera 2. Ten mały, autonomiczny robot może nagrywać filmy i robić zdjęcia eksperymentów naukowych z unikalnych kątów, uwalniając czas załogi na inne, ważniejsze zadania. Z drugiej strony, mikroskop fluorescencyjny ELVIS przyniósł nową zdolność do obserwacji ruchu mikroskopijnych alg i bakterii w 3D. Technologia ta mogłaby być wykorzystywana do monitorowania jakości wody w czasie rzeczywistym lub do szybkiego wykrywania potencjalnie zakaźnych organizmów.

Od mikroświata do korony słonecznej: Przełomy naukowe

Mikrograwitacja oferuje unikalne warunki do badań, które na Ziemi są niemożliwe. Eksperyment Ring Sheared Drop-IBP-2 wykorzystywał specjalne urządzenie, które za pomocą napięcia powierzchniowego utrzymuje kroplę cieczy uwięzioną między dwoma pierścieniami. Eliminuje to kontakt ze stałymi ściankami pojemnika, co umożliwia badanie zachowania płynnych białek w ich czystej postaci. Badanie to koncentruje się na tworzeniu włókien amyloidowych, skupisk białek związanych z chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak choroba Alzheimera. Lepsze zrozumienie tego procesu mogłoby przyspieszyć rozwój nowych leków.

W tym samym kierunku idą eksperymenty krystalizacji w procesorze Advanced Space Experiment Processor-4. Anne McClain pracowała nad badaniami demonstrującymi technologię możliwej produkcji leków podczas misji w głęboki kosmos. Ulepszenie tego systemu, ADSEP-Industrial Crystallization Cassette, testuje sprzęt, który umożliwia masową produkcję, otwierając drzwi do komercyjnej produkcji doskonałych kryształów dla przemysłu farmaceutycznego i materiałowego w kosmosie.

Z unikalnego punktu widzenia, ponad 400 kilometrów nad Ziemią, astronauci obserwowali także naszą planetę i naszą gwiazdę. Nichole Ayers zrobiła spektakularne zdjęcia błyskawic na szczytach chmur burzowych, dostarczając danych, które pomagają naukowcom zrozumieć zjawiska w górnej atmosferze. Jednocześnie instrument CODEX, używając koronografu do blokowania bezpośredniego światła słonecznego, zbierał dane o temperaturze zewnętrznej atmosfery Słońca, korony. Zrozumienie dynamiki korony jest kluczowe dla przewidywania wiatru słonecznego i pogody kosmicznej, która może zagrażać satelitom, systemom komunikacyjnym i sieciom elektrycznym na Ziemi.